(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅、金、白金などの有価金属を含む電子部品などから回収されて所定の大きさに粉砕された貴金属スクラップをフリーエアの侵入を防止しつつ第一の燃焼炉内の温度を６００〜７００℃、空気比０．４以下で少なくとも１時間以上保持することにより熱分解させてガス化し、ガス化した後の残渣である炭素質主体のガス化減容物を前記第一の燃焼炉に連設された第二の燃焼炉で焼却して、その焼却灰を有価金属含有滓として所定温度に冷却した後回収すると共に、ガス化した可燃性の熱分解ガスを第三の燃焼炉で完全燃焼させることを特徴とする貴金属スクラップの処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の貴金属スクラップの処理方法において、
前記第一の燃焼炉で発生した可燃性の熱分解ガスを前記第二の燃焼炉で前記ガス化減容物を焼却した際に発生する燃焼排ガスと共に前記第三の燃焼炉へ誘導して９００℃以上の温度で完全燃焼させ、さらに、燃焼後の排ガスを急冷塔に誘導して８０℃以下に急冷することによりダイオキシン等の有害物を確実に分解し、その再合成を抑止することを特徴とする貴金属スクラップの処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の貴金属スクラップの処理方法において、
前記第二の燃焼炉で焼却処理された貴金属スクラップの焼却灰を有価金属含有滓として回収するための回収ボックス内で当該焼却灰を１００℃以下に冷却することにより、前記焼却灰を回収する際に当該焼却灰に残存する可燃性の熱分解ガスが発火することを防止したことを特徴とする貴金属スクラップの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貴金属スクラップの処理方法に関し、さらに詳しくは、銅、金、白金などの有価金属を含む電子部品、例えば、パソコン、携帯電話機などの電子基板類、または、ＯＡ機器等を破砕、磁選して鉄を除去した後の廃ＯＡスクラップなどから回収される貴金属スクラップを燃焼処理する貴金属スクラップの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコン、ＯＡ機器、あるいは携帯電話等を製造する電子部品製造業者や電子基板等の電子部品を利用した製品及び産業から発生するスクラップ類は年々増加を続けている。これらスクラップ類には、電気導体として使われる銅や、接点・メッキ皮膜等に使用された金、銀、白金、パラジウム等の貴金属が含まれており、これら有価金属の回収は資源のリサイクルによる省資源化を図るという観点からも極めて重要である。そのため、これらのスクラップ類（以下、「貴金属スクラップ」という。）は様々な方法によってリサイクルが行われている。
【０００３】
貴金属スクラップをリサイクルする方法としては、例えば、特許文献１（特開２００３−６４４２５号公報）に記載されているように、銅製錬における熔錬炉に銅精鉱と共に装入して処理する方法、貴金属スクラップを薬剤に浸漬して有機物材料を溶解して含有されている貴金属を得る方法、貴金属スクラップを燃焼炉で燃焼して灰化させ、灰化したものを自溶炉又は転炉で処理することで貴金属を得る方法などがある。しかし、貴金属スクラップを銅精鉱と共に熔錬炉で直接処理する方法によると合成樹脂等の有機物系材料がマットやスラグの性状に影響を与えそのコントロールが難しいという問題がある。また、薬液による場合には大量の処理ができないという問題がある。
【０００４】
さらに、貴金属スクラップを燃焼炉で燃焼させて処理する方法は燃焼炉であるロータリーキルンへ投入されて排出されるまでが連続して行われるので貴金属スクラップの焼きむらが起こるおそれがあり、処理設備に大きなスペースを要する等の問題があることから特許文献１では貴金属スクラップを回転・混合機構を有する前処理炉内で４００℃で燃焼して灰化させ、砂状粉化させることで焼却物を均一にするという提案がなされている。
【０００５】
一方、ロータリーキルンとストーカ炉を組み合わせた燃焼処理炉としては、例えば、特許文献２（特開平１０−２６７２３９号公報）や特許文献３（特開平９−１５９１３１号公報）などがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−６４４２５号公報
【特許文献２】特開平１０−２６７２３９号公報
【特許文献３】特開平９−１５９１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に示された燃焼炉は、燃焼温度が４００℃と低いため、貴金属スクラップが十分に灰化されないおそれがある。また、排気ガスは煙道を通して洗浄水により洗浄される構造となっているがダイオキシン等の有害ガスに対する配慮が必要となる。
【０００８】
また、特許文献２及び３に示されているようなロータリーキルンとストーカ炉を組み合わせた燃焼処理炉では、貴金属スクラップをロータリーキルン内で燃焼させるとその高熱によって炉の耐久性を著しく低下させてしまうという問題がある。
【０００９】
さらに、貴金属スクラップを燃焼させた後の焼却灰を収容するコンテナボックスを取り出すときに焼却灰の温度が高いと焼却灰が空気と触れて燃え出すことがある。
【００１０】
そこで、本発明は、貴金属スクラップを第一の燃焼炉で低空気比下で加熱することにより６００℃〜７００℃の低温度下で熱分解させてガス化し、ガス化した後の残渣であるガス化減容物をさらに第二の燃焼炉で燃焼処理することで貴金属類が含まれる焼却灰を銅製錬所の中間原料に使用することによって貴金属類のリサイクルを容易に行うことが可能な貴金属スクラップの処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、第一の燃焼炉の過熱による耐久性の低下を防止することが可能な貴金属スクラップの処理方法を提供することを目的とする。
【００１２】
さらに、本発明は、ダイオキシンの発生や焼却灰の発火という危険性を未然に防止することが可能な貴金属スクラップの処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、銅、金、白金などの有価金属を含む電子部品などから回収されて所定の大きさに粉砕された貴金属スクラップをフリーエアの侵入を防止しつつ第一の燃焼炉内の温度を６００〜７００℃、空気比０．４以下で少なくとも１時間以上保持することにより熱分解させてガス化し、ガス化した後の残渣である炭素質主体のガス化減容物を第一の燃焼炉に連設された第二の燃焼炉で焼却して、その焼却灰を有価金属含有滓として所定温度に冷却した後回収すると共に、ガス化した可燃性の熱分解ガスを第三の燃焼炉で完全燃焼させることを特徴とする貴金属スクラップの処理方法を提供する。
【００１４】
上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の貴金属スクラップの処理方法において、第一の燃焼炉で発生した可燃性の熱分解ガスを第二の燃焼炉でガス化減容物を焼却した際に発生する燃焼排ガスと共に第三の燃焼炉へ誘導して９００℃以上の温度で完全燃焼させ、さらに、燃焼後の排ガスを急冷塔に誘導して８０℃以下に急冷することによりダイオキシン等の有害物を確実に分解し、その再合成を抑止することを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の貴金属スクラップの処理方法において、第二の燃焼炉で焼却処理された貴金属スクラップの焼却灰を有価金属含有滓として回収するための回収ボックス内で焼却灰を１００℃以下に冷却することにより、焼却灰を回収する際に焼却灰に残存する可燃性の熱分解ガスが発火することを防止したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る貴金属スクラップの処理方法によれば、貴金属スクラップを第一の燃焼炉でフリーエアの侵入を防止して低空気比、６００℃〜７００℃、空気比０．４以下で少なくとも１時間以上保持することにより熱分解させてガス化し、ガス化した後の残渣であるガス化減容物をさらに第二の燃焼炉で燃焼処理することとしたので第一の燃焼炉の過熱による耐久性の低下を防止することができるという効果がある。
【００１７】
また、本発明に係る貴金属スクラップの処理方法によれば、処理物が第一の燃焼炉であるロータリーキルン内で十分に撹拌されるため、定置炉などによる加熱処理に比べて均一に処理することができるので貴金属スクラップに含まれる貴金属のリサイクルを容易に行うことができるという効果がある。
【００１８】
さらに、本発明に係る貴金属スクラップの処理方法によれば、ダイオキシンの発生や焼却灰の発火という危険性を未然に防止することができるという効果がある。
【００１９】
また、本発明に係る貴金属スクラップの処理方法によれば、第一の燃焼炉をロータリーキルンとすることで、密閉性を確保でき可燃性の熱分解ガスが外に漏れにくいという効果がある。また、第一の燃焼炉であるロータリーキルンで発生した可燃性の熱分解ガスを第三の燃焼炉で燃やすことで廃熱利用することができ省エネに貢献するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】貴金属スクラップの処理装置の一実施形態の構成図である。
【図２】ロータリーキルン、ストーカ炉及び二次燃焼炉の縦断面図である。
【図３】本発明に係る貴金属スクラップの処理方法の一実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る貴金属スクラップの処理方法について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は貴金属スクラップの処理装置の一実施形態の構成図である。図示された貴金属スクラップの処理装置１（以下「処理装置１」という。）は、概略として、第一の燃焼炉であるロータリーキルン１０と、第二の燃焼炉であるストーカ炉２１ａと、第三の燃焼炉である二次燃焼炉２１ｂを備えて構成されている。
【００２２】
ロータリーキルン１０は、円筒状の横置き回転炉１１を備え、一方側の端面に貴金属スクラップ２ａを投入するための投入口１２が設けられると共に、それとは反対側の端面には排出口１３が設けられている。回転炉１１は排出口１３側に向かって僅かに傾斜するようにして配置されており、図示しないモータによって回転可能とされている。投入口１２の近傍にはバーナ１４が配置されており、重油などの燃料を燃焼させることによって炉内に向かって火炎を吹き出し、それによって炉内を高温に保持することができるようになっている。尚、一般の産業廃棄物等を焼却処理するような場合には一般的に炉内温度は８００℃以上の高温に保たれるが、本発明の場合には貴金属スクラップ２ａを燃焼させるのではなく、後述するように、炉内へのフリーエアの侵入を阻止しつつ炉内の温度を６００〜７００℃で保持することによって貴金属スクラップ２ａをガス化し、熱分解させるものである。このように、投入口１２から炉内に投入された貴金属スクラップ２ａは、高温の雰囲気の中で撹拌されながら排出口１３方向へ徐々に移動し、熱分解されて可燃性の熱分解ガスとガス化減容物２ｂとなる。
【００２３】
ここで、ロータリーキルン１０に投入する貴金属スクラップ２ａは図示しない粉砕機によって所定のサイズに粉砕されて貯留されており、粉砕された貴金属スクラップ２ａはクレーンバケット５でホッパ３内に投入され、投入シュート７を介して回転炉１１内に投入されるようになっている。また、各種の貴金属スクラップ２ａに含まれる貴金属類の品位の一例を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
ロータリーキルン１０の排出口１３側の端面はストーカ炉２１ａと連結されており、排出口１３から排出されるガス化減容物２ｂはストーカ炉２１ａの火格子（ストーカ：以下「火格子」という。）２２上に落下すると共に、熱分解ガスは第三の燃焼炉である二次燃焼炉２１ｂ内に導入されるようになっている。本発明におけるロータリーキルン１０の回転炉１１は一般的なものに比べてその長さが短く、具体的には、回転炉１１の長さはその内径との比較で表すと内径の１．５〜２．５倍のショートタイプの回転炉１１となっている。また、回転炉１１の回転速度は図示しない減速機によって少なくとも０．０４〜０．５ｒｐｍの範囲で回転させることが可能に構成されており、そのような回転数で処理することよって貴金属スクラップ２ａのショートパスを防止し、回転炉１１内に少なくとも１時間以上保持して加熱分解することが可能とされている。
【００２６】
また、ロータリーキルン１０とストーカ炉２１ａとの連結部分はフリーエアが侵入しないようにしっかりとシール部材１６が嵌挿されている。シール部材１６は、リング状のパッキン部材であり、これを図示しないシールリングで押圧することでシール部材１６を付勢し、回転炉１１の回転によってシール部材１６が摩耗した場合でもその隙間を逐次埋めることにより常にシールが完全に行われるようになっている。これによって回転炉１１内の貴金属スクラップ２ａに対する空気比を０．４以下に保持してその熱分解を促す。
【００２７】
ストーカ炉２１ａは、火格子２２上にガス化減容物２ｂが供給され、火格子２２の下部側から空気が吹き込まれることによって燃焼処理する燃焼炉であり、炉壁や火炎からの輻射熱や燃焼ガスによる接触伝熱によってガス化減容物２ｂの焼却処理を行う。火格子２２は可動式になっており、ガス化減容物２ｂは火格子２２によって順次下流側に移送されつつ燃焼が行われるようになっている。また、油圧シリンダによって可動するプッシャ２５によってガス化減容物２ｂを下流側へ誘導することも行われる。これにより、回転炉１１から排出されたガス化減容物２ｂは、ストーカ炉２１ａの火格子２２上に落下し、順次下流側へ移動しながら燃焼される。その間、火格子２２の下側から空気を送り込んでガス化減容物２ｂに含まれる貴金属以外の物質の完全燃焼を促す。そして、燃焼後の焼却灰２ｃは有価金属含有滓としてコンテナ２８に収容して排出される。また、火格子２２の下部側には火格子２２からこぼれ落ちたガス化減容物２ｂを回収するための回収扉２９が設けられている。
【００２８】
コンテナ２８は、燃焼処理された焼却灰２ｃを排出するためにストーカ炉２１ａの下部側と蛇腹状のエキスパンションによって連結された状態で配置されている。そして、コンテナ２８の上部側にはその周壁を冷却する冷却機構２７が設けられている。冷却機構２７は、コンテナ２８の上部側の周壁に図示しない冷却管を巻回して冷却水を循環させることでコンテナ２８の上部側の周壁部を冷却し、それによって火格子２２から落下してくる焼却灰２ｃをコンテナ２８内で冷却するようになっている。冷却はコンテナ２８内が約１００℃以下の温度になるように行われる。これにより、コンテナ２８を取り出す際に高温の焼却灰２ｃに残存している可燃性の熱分解ガス等が空気と接触することで燃え出すことが防止される。そして、回収された焼却灰２ｃは、例えば、銅製錬所の中間原料として使用することによって貴金属スクラップに含まれる貴金属のリサイクルが図られる。
【００２９】
一方、貴金属スクラップ２ａを熱分解することによって発生した可燃性の熱分解ガスは、ストーカ炉２１ａの上部に位置する二次燃焼炉２１ｂ内に導入され、二次燃焼炉２１ｂに備えられたバーナ２４によって完全燃焼処理される。また、ストーカ炉２１ａでガス化減容物２ｂを焼却処理した際に発生する燃焼排ガスも二次燃焼炉２１ｂに送られて熱分解ガスと共に完全燃焼される。ここで、焼却炉におけるダイオキシン類の発生は安定した完全燃焼を行うことによってダイオキシン類及びその前駆体を高温で分解することで抑制できることが知られている。そのため、熱分解ガスの燃焼は９００℃以上の温度で行う。そして、熱分解ガスを燃焼させた後の排ガスは、煙道３１によって二次燃焼炉２１ｂと連通された急冷塔４０に送られるようになっている。
【００３０】
急冷塔４０には冷却水を散布するためのノズル４１が複数設けられており、ノズル４１から冷却水を噴出して煙道３１を通って運ばれてきた排ガスに向かって散布することで排ガスの温度が８０℃以下になるように一気に急冷する。ダイオキシンの発生要因の一つであるデノボ合成は３００℃付近で最も発生しやすいといわれており、その温度帯に長く留まらせることなく一気に通過させることでダイオキシン類の発生を抑制する。８０℃以下に冷却された排ガスは洗浄塔４５においてアルカリ洗浄液で洗浄され、さらにダクト３２を通ってミストコットレル５０に運ばれるようになっている。そして、排ガスは、ミストコットレル５０によって煤塵やミストが除去された後、排気ダクト３３を通って完全に無害化された状態で排気される。尚、好ましい実施形態としてロータリーキルンとストーカ炉を組み合わせた処理装置１について説明したがこれに限定されるものではなく、例えば、第一の燃焼炉を上記のキルン式ガス化溶融炉とする他、流動床式ガス化溶融炉やシャフト炉ガス化溶融炉などとすることも可能であり、二次燃焼炉を上記のストーカ炉とする他、流動床炉などとすることも可能である。
【００３１】
次に、本発明に係る貴金属スクラップの処理方法について上述した処理装置１の動作と共に説明する。図３は本発明に係る貴金属スクラップの処理方法の一実施形態のフローチャートである。
【００３２】
貴金属スクラップ２ａは、予め図示しない粉砕機によって所定の大きさに粉砕されて貯留されており、粉砕された貴金属スクラップ２ａをクレーンバケット５によってホッパ３内に投入して貯留され、そこから投入シュート７を介して投入口１２から第一の燃焼炉であるロータリーキルン１０の回転炉１１内に投入する（ステップＳ１）。
【００３３】
回転炉１１は、バーナ１４によって炉内の温度が６００〜７００℃に保持されており、投入口１２から投入された貴金属スクラップ２ａをそのような高温の雰囲気の中でフリーエアの侵入を阻止しつつ、少なくとも１時間保持することで貴金属スクラップ２ａが熱分解されて可燃性の熱分解ガスとガス化減容物２ｂとなる。回転炉１１はその長さが内径の１．５〜２．５倍と通常のものより短いショートタイプのキルンであり、また、貴金属スクラップ２ａの加熱分解の際には０．０４〜０．５ｒｐｍの範囲で回転させることで十分に撹拌し、貴金属スクラップ２ａを回転炉１１内に少なくとも１時間以上保持して十分な加熱分解を行う。ガス化減容物２ｂは、回転炉１１の回転及びその僅かの傾斜により排出口１３方向へ徐々に移動して第二の燃焼炉であるストーカ炉２１ａ内の火格子２２上に排出される。一方、可燃性の熱分解ガスはストーカ炉２１ａの上部に位置する二次燃焼炉２１ｂ内に導入される（ステップＳ２）。
【００３４】
ストーカ炉２１ａ内の火格子２２上に落下したガス化減容物２ｂは、下流側へ移動しながらさらに燃焼される。その間、火格子２２の下側から空気を送り込んでガス化減容物２ｂに含まれる貴金属以外の可燃物質の完全燃焼を促す。そして、燃焼後の焼却灰２ｃは有価金属含有滓としてストーカ炉２１ａの下部側に配置されたコンテナ２８に収容されて排出される。このとき、火格子２２から落下してくる焼却灰２ｃはコンテナ２８の上部側設けられた冷却機構２７によって１００℃以下に冷却されてコンテナ２８内に収容される（ステップＳ３）。これにより、コンテナ２８を取り出す際に高温の焼却灰２ｃに残存している可燃物が空気と接触することで燃え出すことが防止される。そして、回収された焼却灰２ｃを、例えば、銅製錬所の中間原料として使用することによって貴金属スクラップに含まれる貴金属が回収されリサイクルが行われる。
【００３５】
一方、可燃性の熱分解ガスは二次燃焼炉２１ｂのバーナ２４によって９００℃以上の温度で燃焼処理される（ステップＳ４）。貴金属スクラップ２ａをロータリーキルン１０の回転炉１１内で燃焼させず二次燃焼炉２１ｂ内で可燃性の熱分解ガスとして燃焼させることとしたので回転炉１１の過熱による劣化の進行が防止されると共に、ダイオキシン類及びその前駆体の生成の抑制が図られる。そして、熱分解ガスを燃焼させた後の排ガスは煙道３１によって二次燃焼炉２１ｂと連通された急冷塔４０に送られ、複数のノズル４１から冷却水が散布されてその温度が８０℃以下になるように一気に急冷される（ステップＳ５）。これにより、ダイオキシンの発生要因の一つであるデノボ合成が最も発生しやすいといわれている３００℃付近の温度帯を一気に通過させることでダイオキシン類の発生の抑制を図っている。
【００３６】
そして、８０℃以下に冷却された排ガスは、洗浄塔４５においてアルカリ洗浄液で洗浄されてミストコットレル５０に運ばれ、煤塵やミストが除去された後、完全に無害化された状態で排気される（ステップＳ６）。
【００３７】
以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は詳述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
１      貴金属スクラップの処理装置
２ａ    貴金属スクラップ
２ｂ    ガス化減容物
２ｃ    焼却灰
１０      ロータリーキルン
１１      回転炉
１２      投入口
１３      排出口
１４      バーナ
１６      シール部材
２１ａ    ストーカ炉
２１ｂ    二次燃焼炉
２２      火格子（ストーカ）
２４      バーナ
２５      プッシャ
２７      冷却機構
２８      コンテナ
２９      回収扉
４０      急冷塔
４１      ノズル
４５      洗浄塔
５０      ミストコットレル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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